新型結構金屬氧化物的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、當前環境污染問題日益突出，有毒有害氣體監測成為環境治理的必要手段和重要保障，因此，先進氣體傳感器成為目前環境監測的研究熱點。先進敏感材料與器件工藝是氣體傳感器研究的重點和核心，對新型高性能氣敏傳感器的研究具有重要的科學意義和應用價值。
　　金屬氧化物半導體材料因其靈敏度高、結構簡單、價格低廉、易于集成等優點，在氣敏傳感器上表現出良好的應用價值。通過設計金屬氧化物的微結構、調控組織與相成分、復合不同理化特性的材料，并研究其對氣敏特性

2、的影響機制，有望提高氣敏傳感器的靈敏性、選擇性、穩定性，并降低氣敏傳感器的工作溫度。
　　本論文通過設計新型微結構金屬氧化物MoO3、Fe2O3及其復合物，并探討其在氣敏傳感器的應用研究。主要研究內容如下:
　　(1)利用簡單的熱氧化法原位生長柔性大面積α-MoO3微米片規整陣列薄膜，這種薄膜沿著(110)晶面擇優取向生長并表現出力學柔性?；讦?MoO3微米片陣列薄膜的敏感元件在目前實驗條件下未檢測到氣敏特性，但是表現出良

3、好的溫度傳感特性。
　　(2)利用水熱法無模板自組裝技術制備仿生蕨類葉子狀α-Fe2O3，其純度高無任何雜質，微觀結構與自然界中蕨類葉子高度相似，主干骨架與分支結構的角度大致為64°?；谵ь惾~子狀α-Fe2O3的氣敏元件對正丁醇表現出很好的敏感特性。在260℃下，其對100ppm正丁醇的靈敏度為8.26，對濃度為10、20、50和100ppm正丁醇的響應（恢復）時間分別為17.5s(9s)，24s(16s)，26s(18s)和3

4、4s(21s)。而且，蕨類葉子狀α-Fe2O3氣敏元件表現出很好的穩定性和選擇性。與顆粒狀蕨類α-Fe2O3氣敏元件相比，蕨類葉子狀α-Fe2O3氣敏元件對正丁醇的靈敏度高和響應（恢復）速率快。
　　(3)通過對仿生蕨類葉子狀α-Fe2O3的表面修飾，采用兩步水熱法成功制備出蕨類葉子狀α-Fe2O3/SnO2異質結構材料。α-Fe2O3/SnO2復合材料具有較好的結晶性和高純度，SnO2納米顆粒沉積于α-Fe2O3表面，經化學復合